專利名稱：一種SiGe HBT器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種SiGe HBT器件。本發(fā)明還涉及一種 SiGe HBT器件的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代通信對高頻帶下高性能、低噪聲和低成本的RF組件的需求，傳統(tǒng)的Si材料器件無法滿足性能規(guī)格、輸出功率和線性度新的要求，功率SiGeHBT(硅鍺異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)則在更高、更寬的頻段的功放中發(fā)揮重要作用。與砷化鎵器件相比，雖然在頻率上還處劣勢，但SiGe HBT憑著更好的熱導率和良好的襯底機械性能，較好地解決了功放的散熱問題，SiGe HBT還具有更好的線性度、更高集成度；SiGe HBT仍然屬于硅基技術(shù)，和CMOS工藝有良好的兼容性，SiGe BiCMOS工藝為功放與邏輯控制電路的集成提供極大的便利，也降低了工藝成本。
國際上目前已經(jīng)廣泛采用SiGe HBT作為高頻大功率功放器件應(yīng)用于無線通訊產(chǎn)品，如手機中的功率放大器和低噪聲放大器等。為了提高射頻功率放大器的輸出功率，在器件正常工作范圍內(nèi)通過提高工作電流和提高工作電壓都是有效的方式。對于用于鍺硅HBT， 高耐壓器件可使電路在相同功率下獲得較小電流，從而降低功耗，因而需求廣泛。常規(guī)的 SiGe HBT采用高摻雜的集電區(qū)埋層，以降低集電區(qū)電阻；采用深槽隔離降低集電區(qū)和襯底之間的寄生電容，改善HBT (異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)的頻率特性。因此，在如何保持器件的特征頻率的同時進一步提高SiGe HBT耐壓越來越成為鍺硅HBT器件的研究熱點。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種SiGe HBT器件不需要改變集電區(qū)的厚度和摻雜濃度，通過改善集電區(qū)電場分布來提高SiGe HBT器件的擊穿電壓。本發(fā)明還提供了一種SiGe HBT器件的制造方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明SiGe HBT器件，包括
P型襯底上部形成有集電區(qū)，集電區(qū)兩側(cè)形成有N型膺埋層和場氧，場氧位于集電區(qū)和N型膺埋層上方，場氧上部形成有多晶硅場板，基區(qū)形成于集電區(qū)和場氧上方，基區(qū)上方形成有相鄰的發(fā)射區(qū)和隔離氧化物，部分發(fā)射區(qū)位于隔離氧化物的上方，隔離側(cè)墻分別形成于多晶硅場板、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和隔離氧化物的旁側(cè)，多晶硅場板、基區(qū)和發(fā)射區(qū)通過接觸孔引出連接金屬連線，N型膺埋層通過深接觸孔引出連接金屬連線并且與多晶硅場板的金屬連線相連，接觸孔和深接觸孔中形成有過渡金屬層，填充有金屬鎢。
所述N型膺埋層具有磷雜質(zhì)。
所述集電區(qū)具有具有磷雜質(zhì)。
所述發(fā)射區(qū)具 有砷或磷雜質(zhì)。
所述金屬過渡層具有鈦或錫。
所述多晶硅場板覆蓋區(qū)域包含N型贗埋層與集電區(qū)的交界處。
本發(fā)明SiGe HBT器件的制造方法，包括
(I)在P型襯底上淀積氧化層(二氧化硅)和氮化硅，以氮化硅作為硬掩膜層制作淺溝槽區(qū)域，再次淀積氧化層，刻蝕氧化層形成氧化物側(cè)墻后在淺溝槽區(qū)域底部注入形成N 型膺埋層；
(2)在淺溝槽區(qū)域填充氧化物，經(jīng)刻蝕、研磨形成場氧，注入形成集電區(qū)；
(3)生長鍺硅外延層，刻蝕形成基區(qū)；
(4)淀積氧化物介質(zhì)層，打開發(fā)射區(qū)窗口和場板區(qū)窗口 ；
(5)淀積在位N型多晶硅，注入N型雜質(zhì)，經(jīng)光刻、刻蝕后形成發(fā)射區(qū)、多晶硅場板和隔離氧化物；
(6)淀積氧化硅，干刻形成發(fā)射區(qū)側(cè)墻、基區(qū)側(cè)墻和多晶硅場板側(cè)墻；
(7)將多晶硅場板、基區(qū)和發(fā)射區(qū)通過接觸孔引出連接金屬連線，N型膺埋層通過深接觸孔引出連接金屬連線并且與多晶硅場板的金屬連線相連，在接觸孔和深接觸孔中生長過渡金屬層，填充金屬鎢。
其中，實施步驟(I)時，注入磷雜質(zhì)，劑量為Ie14CnT2 Ie16CnT2，能量為2KeV 50KeVo
其中，實施步驟(2)時，注入磷雜質(zhì)，劑量為2e12cm_2 5e14cm_2，能量為30KeV 350KeVo
其中，實施步驟(5)時，注入磷或砷雜質(zhì)，劑量大于2e15Cm_2。
其中，實施步驟(7)時，采用鈦或錫生長金屬過渡層。
本發(fā)明的SiGe HBT器件不需要改變集電區(qū)的厚度和摻雜濃度，而是通過引入多晶硅場板改善集電區(qū)電場分布來提高器件的擊穿電壓。該器件棄用常規(guī)器件中均勻的NBL， 只在SiGe HBT有源區(qū)(集電區(qū))兩側(cè)的場氧下面制作埋層，稱作贗埋層，贗埋層作N型重摻雜，由于N型膺埋層離子注入能量較低，其與襯底的結(jié)面積較小，因此與襯底的寄生電容較??；在場氧區(qū)刻深接觸孔，直接連接贗埋層引出集電區(qū)，不再需要使用有源區(qū)(集電區(qū))來實現(xiàn)埋層的電極引出，極大地縮減了器件尺寸和面積。SiGe HBT兩側(cè)贗·埋層之間的區(qū)域包括有源區(qū)(集電區(qū))和部分場氧下區(qū)域作輕摻雜，通過提高集電區(qū)/基區(qū)(BC結(jié))之間的結(jié)擊穿電壓而提高HBT的擊穿電壓BVCE0。該器件改變了傳統(tǒng)HBT BC結(jié)的一維耗盡區(qū)模式， 改變?yōu)閮删S分布，既有向襯底方向的縱向展寬，又有向贗埋層方向的橫向延伸，而多晶硅場板的引入來改善了集電區(qū)電場分布，從而進一步提高整個器件的擊穿電壓。
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明
圖1是本發(fā)明SiGe HBT器件的示意圖。
圖2是本發(fā)明SiGe HBT器件制造方法的流程圖。
圖3是本發(fā)明SiGe HBT器件制造方法的示意圖一，顯示步驟(I)形成的器件。
圖4是本發(fā)明SiGe HBT器件制造方法的示意圖二，顯示步驟(2)形成的器件。
圖5是本發(fā)明SiGe HBT器件制造方法的示意圖三，顯示步驟(3)形成的器件。
圖6是本發(fā)明SiGe HBT器件制造方法的示意圖四，顯示步驟(4)形成的器件。
圖7是本發(fā)明SiGe HBT器件制造方法的示意圖五，顯示步驟(5)形成的器件。
圖8是本發(fā)明SiGe HBT器件制造方法的示意圖六，顯示步驟(6)形成的器件。
附圖標記說明
101是P型襯底
102是氧化層
103是硅化物
104是氧化物
105是氧化物側(cè)墻
106是氧化物殘余
107是N型贗埋層
108是淺溝槽區(qū)域
201是場氧
202是集電區(qū)
301是基區(qū)
401是氧化物介質(zhì)層
402是反射區(qū)窗口(NPN區(qū)域)
403是反射區(qū)窗口(場板區(qū)域)
501是發(fā)射極多晶硅隔離氧化物
502是多晶硅發(fā)射極
503是多晶娃場板
601是發(fā)射區(qū)側(cè)墻
602是基區(qū)側(cè)墻
603是多晶娃場板側(cè)墻
701是深接觸孔
702是接觸孔
703是金屬連線
D是多晶硅場板下方的場氧厚度。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明SiGe HBT器件，包括P型襯底101上部形成有集電區(qū)202集電區(qū)202兩側(cè)形成有N型膺埋層107和場氧201，場氧201位于集電區(qū)202和N型膺埋層107上方，場氧201上部形成有多晶硅場板503，基區(qū)301形成于集電區(qū)202和場氧201 上方，基區(qū)301上方形成有相鄰的發(fā)射區(qū)502和隔離氧化物501，部分發(fā)射區(qū)502位于隔離氧化物501的上方，隔離側(cè)墻分別形成于多晶硅場板503、基區(qū)301、發(fā)射區(qū)502和隔離氧化物501的旁側(cè)，多晶硅場板503、基區(qū)301和發(fā)射區(qū)502通過接觸孔702引出連接金屬連線 703，N型膺埋層107通過深接觸孔701引出連接金屬連線703并且與多晶硅場板503的引出金屬連線703相連，接觸孔702和深接觸孔701中形成有過渡金屬層，填充有金屬鎢；所述N型膺埋層107和集電區(qū)202具有磷雜質(zhì)，所述發(fā)射區(qū)502具有砷或磷雜質(zhì)，所述金屬過渡層具有鈦或錫，所述多晶硅場板503覆蓋區(qū)域包含N型贗埋層107與集電區(qū)202的交界處。
如圖2所示，本發(fā)明SiGe HBT器件的制造方法，包括
(I)如圖3所示，在P型襯底上101淀積氧化層(二氧化硅)102和氮化硅103，以氮化硅103作為硬掩膜層制作淺溝槽區(qū)域108，再次淀積氧化層(二氧化硅)104，刻蝕氧化層形成氧化物側(cè)墻105后在淺溝槽區(qū)域108底部注入磷雜質(zhì)，劑量為Ie14CnT2 le16Cm_2，能量為2KeV 50KeV形成N型膺埋層107 ；
(2)如圖4所示，在淺溝槽區(qū)域108填充氧化物，經(jīng)刻蝕、研磨形成場氧201，注入磷雜質(zhì)，劑量為2e12cnT2 5e14cnT2，能量為30KeV 350KeV形成集電區(qū)202 ；
(3)如圖5所示，生長鍺硅外延層，刻蝕形成基區(qū)301 ；
(4)如圖6所不,淀積氧化物介質(zhì)層401,打開發(fā)射區(qū)窗口 402和場板區(qū)403窗口 ；
(5)如圖7所示，淀積在位N型多晶硅，注入磷或砷雜質(zhì)，劑量大于2e15cm_2，經(jīng)光刻、刻蝕后形成發(fā)射區(qū)502、多晶硅場板503和隔離氧化物501 ；
(6)如圖8所示，淀積氧化硅，干刻形成發(fā)射區(qū)側(cè)墻601、基區(qū)側(cè)墻602和多晶硅場板側(cè)墻603 ；
(7)將多晶硅場板503、基區(qū)202和發(fā)射區(qū)502通過接觸孔702引出連接金屬連線 703，N型膺埋層107通過深接觸孔701引出連接金屬連線703，并且使N型膺埋層107的金屬連線703與多晶硅場板503的金屬連線703相連，在接觸孔702和深接觸孔701中采用鈦或錫生長過渡金屬層，填充金屬鎢，形成圖1所示器件。
以上通過具體實施方式
和實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進， 這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種SiGe HBT器件，其特征是，包括P型襯底上部形成有集電區(qū)，集電區(qū)兩側(cè)形成有N型膺埋層和場氧，場氧位于集電區(qū)和N型膺埋層上方，場氧上部形成有多晶硅場板，基區(qū)形成于集電區(qū)和場氧上方，基區(qū)上方形成有相鄰的發(fā)射區(qū)和隔離氧化物，部分發(fā)射區(qū)位于隔離氧化物的上方，隔離側(cè)墻分別形成于多晶硅場板、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和隔離氧化物的旁偵牝多晶硅場板、基區(qū)和發(fā)射區(qū)通過接觸孔引出連接金屬連線，N型膺埋層通過深接觸孔引出連接金屬連線并且與多晶硅場板的金屬連線相連，接觸孔和深接觸孔中形成有過渡金屬層，填充有金屬鎢。
2.如權(quán)利要求1所述的SiGeHBT器件，其特征是所述N型膺埋層具有磷雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的SiGeHBT器件，其特征是所述集電區(qū)具有具有磷雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的SiGeHBT器件，其特征是所述發(fā)射區(qū)具有砷或磷雜質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的SiGeHBT器件，其特征是所述金屬過渡層具有鈦或錫。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項所述的SiGeHBT器件，其特征是所述多晶硅場板覆蓋區(qū)域包含N型贗埋層與集電區(qū)的交界處。
7.—種SiGe HBT器件的制造方法，其特征是，包括 (1)在P型襯底上淀積氧化層和氮化硅，以氮化硅作為硬掩膜層制作淺溝槽區(qū)域，再次淀積氧化層，刻蝕氧化層形成氧化物側(cè)墻后在淺溝槽區(qū)域底部注入形成N型膺埋層； (2)在淺溝槽區(qū)域填充氧化物，經(jīng)刻蝕、研磨形成場氧，注入形成集電區(qū)； (3)生長鍺硅外延層，刻蝕形成基區(qū)； (4)淀積氧化物介質(zhì)層，打開發(fā)射區(qū)窗口和場板區(qū)窗口； (5)淀積在位N型多晶硅，注入N型雜質(zhì)，經(jīng)光刻、刻蝕后形成發(fā)射區(qū)、多晶硅場板和隔離氧化物； (6)淀積氧化硅，干刻形成發(fā)射區(qū)側(cè)墻、基區(qū)側(cè)墻和多晶硅場板側(cè)墻； (7)將多晶硅場板、基區(qū)和發(fā)射區(qū)通過接觸孔引出連接金屬連線，N型膺埋層通過深接觸孔引出連接金屬連線并且與多晶硅場板的金屬連線相連，在接觸孔和深接觸孔中生長過渡金屬層，填充金屬鎢。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征是實施步驟(I)時，注入磷雜質(zhì)，劑量為Ie14CnT2 Ie1W2,能量為 2KeV 50KeV。
9.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征是實施步驟(2)時，注入磷雜質(zhì)，劑量為2e12cm 2 5e14cm 2，能量為 30KeV 350KeV。
10.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征是實施步驟(5)時，注入磷或砷雜質(zhì)，劑量大于 2e15cm 2o
11.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征是實施步驟(J)時，采用鈦或錫生長金屬過渡層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SiGe HBT器件，包括P型襯底上部形成有集電區(qū)，集電區(qū)兩側(cè)形成有N型膺埋層和場氧，場氧位于集電區(qū)和N型膺埋層上方，場氧上部形成有多晶硅場板，基區(qū)形成于集電區(qū)和場氧上方，基區(qū)上方形成有相鄰的發(fā)射區(qū)和隔離氧化物，隔離側(cè)墻分別形成于多晶硅場板、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和隔離氧化物的旁側(cè)，多晶硅場板、基區(qū)和發(fā)射區(qū)通過接觸孔引出連接金屬連線，N型膺埋層通過深接觸孔引出連接金屬連線并與多晶硅場板金屬連線相連，接觸孔和深接觸孔中形成有過渡金屬層，填充有金屬鎢。本發(fā)明還公開了一種SiGe HBT器件的制造方法。本發(fā)明的SiGe HBT器件不需要改變集電區(qū)的厚度和摻雜濃度，通過改善集電區(qū)電場分布提高器件的擊穿電壓。
文檔編號H01L29/06GK103050520SQ20121000513
公開日2013年4月17日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者劉冬華, 石晶, 段文婷, 錢文生, 胡君 申請人:上海華虹Nec電子有限公司